新一代IC設(shè)計(jì)聚焦改善混合信號(hào)驗(yàn)證技術(shù)

　　IC設(shè)計(jì)業(yè)界目前正研究如何統(tǒng)合Verilog-AMS與IEEE 1800標(biāo)準(zhǔn)的SystemVerilog，或?qū)肽M混合信號(hào)(AMS)成為新的SystemVerilog-AMS標(biāo)準(zhǔn)。

　　目前四大驗(yàn)證語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)有Verilog-A與Verilog-AMS、VHDL-AMS、SystemC-AMS、SystemVerilog-AMS。其中以SystemVerilog-AMS為最新標(biāo)準(zhǔn)，但仍需數(shù)年研究才能供業(yè)界使用。

　　根據(jù)智財(cái)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立組織Accellera官網(wǎng)，許多研究正如火如荼進(jìn)行，聚焦新功能與產(chǎn)業(yè)升級(jí)需求，欲改善混合信號(hào)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)，并將AMS設(shè)計(jì)導(dǎo)入SystemVerilog Assertions。

　　2012年12月，Accellera Verilog-AMS委員會(huì)主席Scott Little召開(kāi)會(huì)議，召集產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家企圖整合Verilog-AMS至SystemVerilog。不久后決定，與其開(kāi)發(fā)Verilog-AMS與SystemVerilog之間的互通性(interoperability)，不如創(chuàng)造全新標(biāo)準(zhǔn)，也就是將SystemVerilog觸角延伸至AMS領(lǐng)域。

　　2014年Accellera董事會(huì)也向Verilog-AMS委員會(huì)宣告，最新推出的Verilog-AMS 2.4標(biāo)準(zhǔn)將是最后一套通過(guò)認(rèn)證的Verilog標(biāo)準(zhǔn)。Verilog大約會(huì)在2015或2016年終結(jié)研發(fā)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)一般都是以10年壽命為主。

　　IEEE 1800-2012 SystemVerilog建立在Verilog基礎(chǔ)之上，Verilog-AMS則建立在Verilog 2005基礎(chǔ)之上，也將宣告終止研發(fā)。因此，盡管多年后仍會(huì)有許多人繼續(xù)使用Verilog，這套語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)將不會(huì)再有進(jìn)一步正式更新。

　　SystemVerilog委員會(huì)在2012年標(biāo)準(zhǔn)定義出二大重要概念：用戶(hù)定義中繼類(lèi)型(user-defined meta-type)與連結(jié)(interconnect)。而后也將模擬概念加至SystemVerilog內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)與參數(shù)等物件結(jié)構(gòu)，目前也加入以積體電路為重點(diǎn)的模擬程式(SPICE)。

　　而SystemVerilog-AMS關(guān)于功耗的討論，主要來(lái)自Verilog內(nèi)的連結(jié)模組，亦即將0、1邏輯值轉(zhuǎn)換為模擬值的轉(zhuǎn)換器，其中一個(gè)功耗選項(xiàng)與UPF相關(guān)，而另一個(gè)功耗選項(xiàng)則牽涉多重電壓源(Multiple Supply Voltage;MSV)，多電源方法多半針對(duì)供應(yīng)商設(shè)計(jì)，因此所有EDA大廠(chǎng)都有自己采用的方式。

　　參與SystemVerilog-AMS的廠(chǎng)商目前包括益華電腦(Cadence)、明導(dǎo)國(guó)際(Mentor Graphics)、新思科技(Synopsys)、英特爾(Intel)、高通(Qualcomm)、飛思卡爾(Freescale)、Dialog Semiconductor以及恩智浦(NXP)，這些廠(chǎng)商希望在2016年3月DesignCon發(fā)表SystemVerilog-AMS語(yǔ)言。

　　益華電腦混合信號(hào)解決方案工程執(zhí)行長(zhǎng)表示，近年許多計(jì)劃都正研發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)，促使驗(yàn)證功能升級(jí)，而這些升級(jí)很大一部分受到功耗因素驅(qū)動(dòng)，因?yàn)楫?dāng)芯片與系統(tǒng)愈來(lái)愈高度整合時(shí)，功耗將成為這些應(yīng)用裝置的重要考量。現(xiàn)在最新的系統(tǒng)會(huì)在許多不同電源模式下運(yùn)作，要驗(yàn)證這些系統(tǒng)將愈來(lái)愈困難。

　　每一個(gè)功耗模組都得加上一組新的測(cè)試平臺(tái)(Testbench)來(lái)進(jìn)行充分驗(yàn)證。驗(yàn)證工程師得擬造正確的策略來(lái)驗(yàn)證芯片或系統(tǒng)，且得從功能性驗(yàn)證開(kāi)始，并快速操作模擬作業(yè)。

　　在初步驗(yàn)證階段，無(wú)法同時(shí)運(yùn)行大量電晶體級(jí)的模擬作業(yè)，因?yàn)樾枰行＝M才能驗(yàn)證連結(jié)是否正確、功能是否符合規(guī)格以及電源模組是否正常運(yùn)行，此外，也得看絕緣層(isolation)是否存在。由于模擬區(qū)塊的關(guān)系，要執(zhí)行靜態(tài)功耗驗(yàn)證并不容易，因此得仰賴(lài)快速且有效的模擬。

　　而另一項(xiàng)挑戰(zhàn)在于如何界定最適切的方式與語(yǔ)言，每個(gè)驗(yàn)證語(yǔ)言都有優(yōu)缺點(diǎn)與常用領(lǐng)域。傳統(tǒng)上，VHDL-AMS主要用于系統(tǒng)和汽車(chē)公司。Verilog-A、Verilog-AMS、SystemVerilog較常見(jiàn)于芯片設(shè)計(jì)。

　　SystemC-AMS則正經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)化，試圖定位自身于系統(tǒng)級(jí)軟、硬體。不過(guò)不論何種語(yǔ)言，都得確實(shí)根據(jù)需求設(shè)計(jì)，在有限的資源與時(shí)間之內(nèi)，將風(fēng)險(xiǎn)降低至最小。

　　語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)正在不斷升級(jí)當(dāng)中，尤其對(duì)EDA標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域特別有趣。Accellera與IEEE產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)，主要都來(lái)自EDA供應(yīng)商，而現(xiàn)行四大標(biāo)準(zhǔn)都與大型半導(dǎo)體廠(chǎng)商合作。

　　這些廠(chǎng)商也意識(shí)到，若不積極參與、領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)業(yè)語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，則可能就得遵循別人設(shè)計(jì)的不適合自己的標(biāo)準(zhǔn)，因此廠(chǎng)商們都積極參與新式標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)。整個(gè)產(chǎn)業(yè)積極投入是極為重要的事情，因?yàn)楫?dāng)整個(gè)社群都參與時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)將會(huì)更符合產(chǎn)業(yè)需求。